PCBN刀具切削性能和磨损机理研究综述*

崔金蒙, 孟德忠, 吴 哲, 岳 文,, 王成彪

(1. 中国地质大学(北京) 工程技术学院, 北京 100083)

(2. 中国地质大学(北京) 数理学院, 北京100083)

(3. 中国地质大学(北京) 郑州研究院, 郑州 451283)

(4. 中国地质科学院 郑州矿产综合利用研究所, 郑州450006)

立方氮化硼(CBN)是20世纪50年代发展起来的超硬材料，其晶体结构与金刚石相似，热稳定性高于金刚石的，且具有仅次于金刚石的高硬度、高耐磨性、高化学稳定性、高导热性和低摩擦系数等优异性能[1]。CBN通过人工合成制备[2-3]，聚晶立方氮化硼(PCBN)的制备也是如此[4]。

PCBN是以CBN微粉为原料，在适当黏结剂的作用下或CBN本身经过高温高压烧结而成[4-6]。PCBN与铁族金属有良好的化学稳定性，在1 200～1 300 ℃的高温下不与其发生化学反应[1,3]，因此可用作铁族金属材料的切削刀具，广泛应用于各种淬硬钢、耐磨铸铁类材料的加工上，且弥补了金刚石材料高温下易石墨化、与铁族元素反应等缺点[3]。与硬质合金刀具相比，采用PCBN刀具切削时工件可获得更好的加工表面质量，是一种“以车代磨”的新型刀具，据统计50%的PCBN刀具用来替代磨削工具[7]。此外，PCBN刀具还可进行干式切削等，减少了切削液用量，对环境污染小。

2010年我国设立“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项，明确支持对超硬刀具的制造和研究[8]；另外，“十三五”规划《新材料产业发展指南》也指出：调整超硬材料品种结构，发展高精密人造金刚石和立方氮化硼材料，并解决高档数控机床专用刀具材料的制约[9]。由此可见，发展PCBN刀具已成为机械制造业的重要议题之一。……